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1、7.1 7.1 概述概述一、特点和应用一、特点和应用外形类似：螺旋与斜齿轮的传动从中间平面剖开：齿轮与齿条的传动第1页/共26页1、应用P 750KW（通常50KW），Vs 35 m/s（通常15 m/s）。由于 i 大，可用于机床分度机构、仪器仪表中。2、特点1）工作平稳：兼有斜齿轮与螺旋传动的优点。2）i大蜗杆1、2、4、6传递动力时：i=8100（常用1550）传递运动时：i=几百上千（单头，）用于传递交错轴之间的回转运动。一般：空间垂直为什么？优点：齿轮z117第2页/共26页3）结构紧凑、重量轻、噪音小。4）自锁性能好(用于提升机构)。缺点：1）制造成本高，加工困难。2）滑动速度vs
2、大。3）低。4）蜗轮需用贵重的减摩材料。第3页/共26页1、按蜗杆形状分圆柱蜗杆环面蜗杆锥蜗杆二、分类二、分类第4页/共26页ZA型:阿基米德蜗杆中间平面：齿条与渐开线齿轮啮合端面：阿基米德螺旋线ZI型:渐开线蜗杆 端面：渐开线,较精密传动ZN型:法向直廓蜗杆(刀具加工位置不同)圆柱蜗杆第5页/共26页锥蜗杆：啮合齿数多，平稳，承载。环面蜗杆：接触齿对数，承载（1.54）倍，高，但制造安装要求高。2、按蜗杆头数分单头蜗杆：i，自锁性，多头蜗杆：相反3、按旋向分左旋右旋一般采用右旋三、精度等级三、精度等级12个等级：动力传动：69级测量分度：5级或以上第6页/共26页7.2 7.2 圆柱蜗杆传动
3、的基本参数和几何尺寸计算圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算一、基本齿廓一、基本齿廓中间平面上基本齿廓和渐开线齿轮基本齿廓基本相同。二、模数二、模数mm正确啮合条件：轴向 端面标准值(与齿轮不同,表7.1)蜗杆导程角三、齿形角三、齿形角刀具基准齿形的齿形角：阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆：轴向齿形角法向直廓蜗杆：法向齿形角第7页/共26页四、蜗杆分度圆直径四、蜗杆分度圆直径d d1 1（中圆直径）（中圆直径）刀具数量刀具数量刀具数量刀具数量同一m的蜗杆，应对直径d1进行限制d1为标准值d1pxpx加工蜗轮时的滚刀尺寸与与之啮合的蜗杆尺寸相同，但m一定时，由于z1和的变化，d1是变化的，即需要配备很多
4、加工蜗轮的滚刀。d1m 表7.1第8页/共26页五、蜗杆直径系数五、蜗杆直径系数q qd1、m为标准值q为导出值,不一定为整数。六、蜗杆导程角六、蜗杆导程角 制造困难m一定时，qd1蜗杆刚度 小m蜗杆选用大q，保证强度和刚度适于小P 大m蜗杆选用小q，保证效率适于大P第9页/共26页传递动力时:头数z1 采用多头蜗杆传递运动时:保证自锁(),z1,采用单头蜗杆七、七、z z1 1、z z2 2蜗杆头数z1：蜗杆上蜗旋线的数目。z1=1、2、4、6等z1加工困难传递动力：（传动平稳性，避免根切）(z2d2蜗杆轴长刚度)一般取z2=2880z1z2：互质均匀磨损八、八、i i、u u蜗杆主动时:第
5、10页/共26页九、中心距九、中心距a a十十 几何计算（略），表几何计算（略），表7.37.3第11页/共26页7.3 蜗杆传动的滑动速度及传动效率 一、蜗杆传动的滑动速度 V1 蜗杆节点圆周速度 V2蜗轮节点圆周速度 蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs 较大的VS引起：1、易发生齿面磨损和胶合 2、如润滑条件良好,有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率 第12页/共26页二、蜗杆传动的效率 由啮合摩擦损耗所决定的效率 轴承的效率(一对轴承效率为0.99）蜗杆或蜗轮搅油引起的效率，约0.980.99 当量摩擦角 查表7.5 蜗杆传动设计时，可根据蜗杆头数估取传动效率（表7.4）Z1 1
6、，2，4，6效率 0.7，0.8，0.9，0.95第13页/共26页7.4 7.4 失效形式、设计准则和材料选择失效形式、设计准则和材料选择一、失效形式一、失效形式与齿轮传动类似：点蚀、胶合、磨损、折断vs、发热 主要为：胶合、磨损、点蚀蜗轮强度较弱，失效主要发生在蜗轮上。二、设计准则开式蜗杆传动以保证蜗轮齿根弯曲疲劳强度进行设计；闭式传动以保证蜗轮齿面接触疲劳强度进行设计，校核齿根弯曲疲劳强度，并进行热平衡计算。第14页/共26页三、材料三、材料1、蜗轮指齿冠部分材料：减摩材料铸锡青铜：vs1226m/s铸铝青铜：vs12m/s，抗胶合能力差铸铝黄铜：抗点蚀能力强,耐磨性差,用于vs小场合H
7、T、QT：vs2m/s大直径蜗轮：铸铁（蜗杆用青铜）2、蜗杆材料碳钢合金钢热处理硬面蜗杆：首选 淬火磨削调质蜗杆：缺少磨削设备时选用。第15页/共26页2、蜗轮整体式齿冠：用贵重耐磨金属(青铜)轮心：铸铁或铸钢铸造（浇铸）过盈7.57.5、蜗杆和蜗轮的结构、蜗杆和蜗轮的结构1、蜗杆：与轴一体。车制、铣制。组合式螺栓（铰制孔）第16页/共26页7.6 7.6 蜗杆传动受力分析蜗杆传动受力分析一、作用力一、作用力圆周力：轴向力：(蜗杆主动)啮合效率忽略Ff径向力：第17页/共26页方向判定：1）蜗轮转向已知：n1、旋向n2左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2n22）各分力方向Fr：指向各自
8、轮心Ft蜗杆与n1反向蜗轮与n2同向Fa蜗杆：左、右手定则蜗轮：n2n13）旋向判定蜗轮与蜗杆旋向相同。v2第18页/共26页练习：n1n1Fr1Fr2Ft1xFa2Fa1Ft2右旋n2Fr1Fr2Ft1Fa2xFa1Ft2n2已知：蜗杆轴为输入，大锥齿轮轴 为输出，轴转向如图。试：确定各轮转向、旋向及受力。1.n4 n3 n2 Ft2 Fa1 2.Fa3 Fa2 Ft1 n1蜗轮右旋n4输出1234蜗杆右旋第19页/共26页7.7 7.7 圆柱蜗杆传动的强度计算和刚度校核圆柱蜗杆传动的强度计算和刚度校核蜗轮齿强度低于蜗杆齿计算针对蜗轮蜗轮蜗轮蜗轮一、接触强度计算一、接触强度计算校核式设计式说
9、明：1）载荷系数K=KA.Kv.K KA表7.8,v23 Kv=1-1.1v23 kv=1.1-1.2;载荷平稳K=1，载荷变化K=1.1-1.32）ZE材料系数,表7.9，P1413）根据材料的不同接触疲劳强度不同：锡青铜（sB300Mpa):表 7.11查表7.10查取第20页/共26页二、弯曲强度计算难于精算：以斜齿轮的计算方法近似计算。校核公式设计公式YF:蜗轮轮齿的齿形系数，按当量齿数Zv Z2/cos3g,查表7.12Yb:螺旋角系数，Yb 1-g/140;蜗轮材料的许用弯曲应力Mpa;查表7.13第21页/共26页三、蜗杆的刚度校核在产生较大变形的蜗杆设计时，要进行刚度校核，校核
10、时，蜗杆看作以齿根直径的轴段计算。刚度条件：y:蜗杆弯曲变形的最大扰度，mm;E:材料的弹性模量；I:危险截面惯性距，mm4;L两支撑间的跨距（mm)，初算时，取L0.9d2.第22页/共26页7.8 7.8 蜗杆传动的润滑及热平衡计算 由于发热大易胶合即：发热率H1 =散热率H2摩擦功耗：冷却散去的热量：环境温度t0=20箱内工作温度散热面积，可估算表面传热系数，则：热平衡计算第23页/共26页 蜗杆上置：飞溅冷却作用差，0.8ks若ti太高，可采取如下措施：2、蜗杆轴端装风扇1、加散热片3、外冷却压力喷油润滑4、油池内安装蛇形冷却水管第24页/共26页二、二、润滑润滑1 1、油粘度与润滑方法、油粘度与润滑方法运动粘度:40抗胶合润滑方法：蜗杆下置浸油润滑：蜗杆上置浸油（搅油阻力大）：压力喷油润滑,油嘴对着蜗杆啮入端2 2、蜗杆布置与润滑方式、蜗杆布置与润滑方式蜗杆下置：浸入油中深度至少一个牙高，但油面不应超过轴承最低滚动体的中心。蜗杆上置：浸入油池的蜗轮深度为（1/61/3）r2蜗杆下置式冷却效果更好。第25页/共26页感谢您的观看！第26页/共26页